新教材適用2025版高考化學(xué)二輪總復(fù)習(xí)題型突破特訓(xùn)四物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題

題型突破特訓(xùn)(四)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題1.(2024·廣東廣州二模節(jié)選)(1)GaN的熔點為1700℃，GaCl3的熔點為77.9℃，它們的晶體類型依次為_共價晶體__、_分子晶體__。(2)GaN晶體的一種立方晶胞如圖所示。該晶體中與Ga原子距離最近且相等的N原子個數(shù)為_4__。該晶體密度為ρg·cm－3，GaN的式量為Mr，則晶胞邊長為eq\r(3,\f(4Mr,ρ·NA))×107nm(列出計算式，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)?！窘馕觥?1)GaN熔點較高為1700℃，GaCl3熔點較低為77.9℃，則GaN為共價晶體，GaCl3為分子晶體。(2)從圖中可知，該晶體中與Ga原子距離最近且相等的N原子個數(shù)為4個，依據(jù)均攤法，該晶胞中N原子個數(shù)為4，Ga原子個數(shù)為eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×6＝4，設(shè)晶胞邊長為anm，則ρ＝eq\f(4Mr,NA·a×10－73)g/cm3，則a＝eq\r(3,\f(4Mr,ρ·NA))×107nm。2.(2024·山東省試驗中學(xué)一模)鈷的協(xié)作物和銥的化合物均具有重要的科學(xué)探討價值，請回答下列問題：(1)酞菁是一種具有大π鍵共軛體系的化合物，酞菁鈷分子的結(jié)構(gòu)如圖1所示，N原子的VSEPR模型為_(正)三角形__,1mol酞菁鈷分子中含有_4NA__個配位鍵(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)?；鶓B(tài)原子中，與Co同周期且單電子數(shù)與Co2＋相同的元素有_2__種。(2)H2O2不會將Co2＋氧化為Co3＋，而肯定條件下能將[Co(CN)6]4－氧化成[Co(CN)6]3－，其緣由是_Co2＋與CN－形成的配離子[Co(CN)6]4－還原性增加，同時Co3＋與CN－形成的配離子[Co(CN)6]3－更加穩(wěn)定，使反應(yīng)簡單發(fā)生__，[Co(CN)6]3－中σ鍵和π鍵數(shù)目比為_1∶1__。(3)二氧化銥(IrO2)可用作工業(yè)電解的陽極材料，以及電生理學(xué)探討中的微電極，其四方晶格結(jié)構(gòu)如圖2所示，C原子和D原子的核間距為npm，IrO2晶胞參數(shù)為apm、apm、cpm。原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)可表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置，A原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0,0,0)，則B原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)＋\f(\r(2)n,2a)，\f(1,2)＋\f(\r(2)n,2a)，\f(1,2)))，晶胞中O2－的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)有_4__種，O2－的配位數(shù)是_3__，若Ir4＋和O2－半徑分別為r1pm和r2pm，則IrO2晶體的空間利用率為eq\f(1600πr\o\al(3,1)＋2πr\o\al(3,2),3a2c)%(用含有r1、r2、a、c的代數(shù)式表示，要求化簡)?！窘馕觥?1)酞菁鈷分子中N原子的價層電子對數(shù)均為3，其VSEPR模型為平面三角形；由分子結(jié)構(gòu)圖可知，一個酞菁鈷分子中含有4個配位鍵，則1mol酞菁鈷分子中含有4NA個配位鍵；Co2＋價電子排布式為3d7，單電子數(shù)目為3，基態(tài)原子中，與Co同周期且單電子數(shù)與Co2＋相同的元素有V：3d34s2和As：4s24p3，共2種。(2)H2O2不會將Co2＋氧化為Co3＋，而肯定條件下能將[Co(CN)6]4－氧化成[Co(CN)6]3－，其緣由是：Co2＋與CN－形成的配離子[Co(CN)6]4－還原性增加，同時Co3＋與CN－形成的配離子[Co(CN)6]3－更加穩(wěn)定，使反應(yīng)簡單發(fā)生；協(xié)作物[Co(CN)6]3－中Co3＋與配體CN－之間形成6個配位鍵，即6個σ鍵，CN－之中是碳氮三鍵，一個CN－中含有1個σ鍵和2個π鍵，因此6個CN－中有6個σ鍵，12個π鍵，因此協(xié)作物[Co(CN)6]3－中共有12個σ鍵和12個π鍵，協(xié)作物[Co(CN)6]3－中σ鍵和π鍵數(shù)目比為1∶1。(3)已知C原子和D原子的核間距為npm，IrO2晶胞參數(shù)為apm、apm、cpm。原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)可表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置，A原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0,0,0)，則B原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)＋\f(\r(2)n,2a)，\f(1,2)＋\f(\r(2)n,2a)，\f(1,2)))；由晶胞圖可知，晶胞中O2－的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)有4種；IrO2中Ir4＋與O2－個數(shù)比為1∶2，由圖可知，Ir4＋四周與其等距離且最近的O2－有6個，即Ir4＋的配位數(shù)為6，那么O2－的配位數(shù)為3；晶胞中Ir4＋的個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋4×eq\f(1,4)＋2＝4；晶胞中O2－的個數(shù)為4×eq\f(1,2)＋2＋4＝8；IrO2晶胞參數(shù)為apm、apm、cpm，則晶胞的體積為a2cpm3；若Ir4＋和O2－半徑分別為r1pm和r2pm，則晶胞中所含原子的體積為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,3)πr\o\al(3,1)×4＋\f(4,3)πr\o\al(3,2)×8))pm3；則IrO2晶體的空間利用率＝eq\f(\f(4,3)πr\o\al(3,1)×4＋\f(4,3)πr\o\al(3,2)×8,a2c)×100%＝eq\f(1600πr\o\al(3,1)＋2πr\o\al(3,2),3a2c)%。3.(2024·山東濰坊一模)分子人工光合作用的光捕獲原理如圖所示，WOC1是水氧化催化劑WOC在水氧化過程中產(chǎn)生的中間體，HEC1是析氫催化劑HEC在析氫過程中產(chǎn)生的中間體。回答下列問題：(1)與Fe元素同周期，基態(tài)原子有2個未成對電子的金屬元素有_3__種，下列狀態(tài)的鐵中，電離最外層一個電子所需能量最大的是_c__(填標(biāo)號)。(2)含有多個配位原子的配體與同一中心離子(或原子)通過螯合配位成環(huán)而形成的協(xié)作物為螯合物。1molWOC1中通過螯合作用形成的配位鍵有_8__mol。(3)HEC1中的C、N、O三種元素都能與H元素形成含A—A(A表示C、N、O元素)鍵的氫化物。氫化物中A—A鍵的鍵能(kJ·moL－1)如下表：H3C—CH3H2N—NH2HO—OH346247207A—A鍵的鍵能依次降低的緣由是_C、N、O中心原子上孤電子對數(shù)目越多，排斥作用越大，形成的化學(xué)鍵越不穩(wěn)定，鍵能就越小__。(4)在多原子分子中有相互平行的p軌道，它們連貫、重疊在一起，構(gòu)成一個整體，p電子在多個原子間運動，像這樣不局限在兩個原子之間的π鍵稱為離域π鍵，如苯分子中的離域π鍵可表示為Πeq\o\al(6,6)。N元素形成的兩種微粒NOeq\o\al(＋,2)、NOeq\o\al(－,2)中，NOeq\o\al(－,2)中的離域π鍵可表示為_Πeq\o\al(4,3)__，NOeq\o\al(＋,2)、NOeq\o\al(－,2)的鍵角由大到小的依次為_NOeq\o\al(＋,2)>NOeq\o\al(－,2)__。(5)水催化氧化是“分子人工光合作用”的關(guān)鍵步驟。水的晶體有一般冰和重冰等不同類型。一般冰的晶胞結(jié)構(gòu)與水分子間的氫鍵如圖甲、乙所示。晶胞參數(shù)a＝452pm，c＝737pm，γ＝120°；標(biāo)注為1、2、3的氧原子在Z軸的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)分別為：0.375c、0.5c、0.875c。①晶胞中氫鍵的長度(O—H…O的長度)為_276.4__pm(保留一位小數(shù))。②一般冰晶體的密度為eq\f(4×18,NA×452×226\r(3)×737×10－30)g·cm－3(列出數(shù)學(xué)表達(dá)式，不必計算出結(jié)果)?！窘馕觥?1)與Fe元素同周期，基態(tài)原子有2個未成對電子的金屬元素有Ti[Ar]3d24s2、Ni[Ar]3d84s2、Ge[Ar]3d104s24p2；a為基態(tài)Fe原子；b為基態(tài)Fe2＋；c為基態(tài)Fe3＋；d為激發(fā)態(tài)Fe原子；電離最外層一個電子所需能量最大的是Fe3＋，故c正確。(2)WOC1中每個Ru與四周的四個N原子和1個O原子形成配位鍵，有結(jié)構(gòu)簡式可知1molWOC1中含10mol配位鍵，但通過螯合成環(huán)而形成的協(xié)作物的只有N，為8mol。(3)乙烷中的碳原子沒有孤電子對，肼中的氮原子有1對孤對電子，過氧化氫中的氧原子有兩對孤對電子，C、N、O中心原子上孤電子對數(shù)目越多，排斥作用越大，形成的化學(xué)鍵越不穩(wěn)定，鍵能就越小。(4)NOeq\o\al(－,2)中的離域π鍵為三中心四電子，可表示為Πeq\o\al(4,3)，NOeq\o\al(＋,2)中心N原子的價電子對數(shù)為2，無孤電子對，直線結(jié)構(gòu)鍵角為180°、NOeq\o\al(－,2)中心N原子的價電子對數(shù)為3，有1對孤電子對，V形結(jié)構(gòu)，鍵角小于180°。(5)①晶胞中氫鍵的長度(O—H…O的長度)為0.375×737＝276.4pm；由晶胞結(jié)構(gòu)可知該晶胞中含有4個水分子，晶胞質(zhì)量為eq\f(4×18,NA)g，晶胞體積452×226eq\r(3)×737×10－30cm－3，晶胞密度為eq\f(4×18,NA×452×226\r(3)×737×10－30)g·cm－3。4.(2024·廣東聯(lián)考)鎵及其化合物在合金工業(yè)、制藥工業(yè)、電池工業(yè)有廣泛的應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)Ga原子的價層電子排布式為_4s24p1__。(2)LiGaH4是一種溫柔的還原劑，其可由GaCl3和過量的LiH反應(yīng)制得：GaCl3＋4LiH=LiGaH4＋3LiCl。①已知GaCl3的熔點為77.9℃，LiCl的熔點為605℃，兩者熔點差異較大的緣由為LiCl屬于離子晶體，晶體粒子間作用力為離子鍵，GaCl3為分子晶體，晶體粒子間的作用力為范德華力。②GaCl3在270℃左右以二聚物存在，該二聚物的每個原子都滿意8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，寫出它的結(jié)構(gòu)式：。③[GaH4]－的立體構(gòu)型為_正四面體形__。(3)一種含鎵的藥物合成方法如圖所示：①化合物Ⅰ中環(huán)上C原子的雜化方式為_sp2__，1mol化合物Ⅰ中含有的σ鍵的物質(zhì)的量為_17_mol__?；衔铫裰兴氐碾娯?fù)性由大到小的依次為_O>N>C>H__(用元素符號表示)。②化合物Ⅱ中Ga的配位數(shù)為_6__，x＝_1__。(4)Ga、Li和O三種原子形成的一種晶體基片在二極管中有重要用途。其四方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：①上述晶胞沿著a軸的投影圖為_C__(填選項字母)。②用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，晶胞參數(shù)為a＝b＝3.0×10－10m，c＝3.86×10－10m，則其密度為eq\f(7＋32＋70,NA×3.0×10－8×3.0×10－8×3.86×10－8)g·cm－3(列出計算式即可)。【解析】(1)基態(tài)Ga原子的價層電子排布式為4s24p1。(2)①鎵和鋁屬于同一主族元素，GaCl3和AlCl3性質(zhì)上相像，也為分子晶體，其熔點低于離子晶體LiCl。②結(jié)合二聚體和每個原子都滿意8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的信息，可推想Ga的空軌道應(yīng)當(dāng)會與Cl的孤對電子成配位鍵，可寫出結(jié)構(gòu)式為。③[GaH4]－的中心原子Ga的價層電子對數(shù)為4＋eq\f(1,2)×(3＋1－4×1)＝4，沒有孤對電子，所以其立體構(gòu)型為正四面體形。(3)①吡啶環(huán)的結(jié)構(gòu)與苯環(huán)相像，故C原子采納sp2雜化；化合物Ⅰ除了環(huán)上6個σ鍵，其他σ鍵如圖所示：，1mol化合物Ⅰ中總共有17molσ鍵；Ⅰ中含有四種元素O、N、C、H，同周期元素，從左到右，半徑減小，電負(fù)性增大，所以電負(fù)性由大到小的依次為O>N>C>H。②化合物Ⅱ中Ga的配位數(shù)為6，其中4個—COOH失去H后顯－1，化合物Ⅱ整體